Java 併發--- Callable、Future和FutureTask

建立線程有2種方式，一種是直接繼承Thread，另一種就是實現Runnable接口。這2種方式都有一個缺陷就是：在執行完任務以後沒法獲取執行結果。若是須要獲取執行結果，就必須經過共享變量或者使用線程通訊的方式來達到效果，這樣使用起來就比較麻煩。

而自從Java 1.5開始，就提供了Callable和Future，經過它們能夠在任務執行完畢以後獲得任務執行結果。

Callable與Runnable

java.lang.Runnable是一個接口，在它裏面只聲明瞭一個run()方法

public interface Runnable {
    public abstract void run();
}

因爲run()方法返回值爲void類型，因此在執行完任務以後沒法返回任何結果。

Callable位於java.util.concurrent包下，它也是一個接口，只有一個方法call()

public interface Callable<V> {
    V call() throws Exception;
}

這是一個泛型接口，call()函數返回的類型就是傳遞進來的V類型。Callable通常是和ExecutorService配合來使用的，在ExecutorService接口中有個submit方法。

<T> Future<T> submit(Callable<T> task);
Future<?> submit(Runnable task);

Future與FutureTask

Future就是對於具體的Runnable或者Callable任務的執行結果進行取消、查詢是否完成、獲取結果。必要時能夠經過get方法獲取執行結果，該方法會阻塞直到任務返回結果。

Future類位於java.util.concurrent包下，它是一個接口：

public interface Future<V> {
    boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);
    boolean isCancelled();
    boolean isDone();
    V get() throws InterruptedException, ExecutionException;
    V get(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}

在Future接口中聲明瞭5個方法：

1. cancel方法用來取消任務，若是取消任務成功則返回true，若是取消任務失敗則返回false。參數mayInterruptIfRunning表示是否容許取消正在執行卻沒有執行完畢的任務，若是設置true，則表示能夠取消正在執行過程當中的任務。若是任務已經完成，則不管mayInterruptIfRunning爲true仍是false，此方法確定返回false，即若是取消已經完成的任務會返回false；若是任務正在執行，若mayInterruptIfRunning設置爲true，則返回true，若mayInterruptIfRunning設置爲false，則返回false；若是任務尚未執行，則不管mayInterruptIfRunning爲true仍是false，確定返回true。
2. isCancelled方法表示任務是否被取消成功，若是在任務正常完成前被取消成功，則返回 true。
3. isDone方法表示任務是否已經完成，若任務完成，則返回true；
4. get()方法用來獲取執行結果，這個方法會產生阻塞，會一直等到任務執行完畢才返回；
5. get(long timeout, TimeUnit unit)用來獲取執行結果，若是在指定時間內，還沒獲取到結果，就直接返回null。

也就是說Future提供了三種功能：

判斷任務是否完成；
可以中斷任務；
可以獲取任務執行結果。

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FutureTask類實現了RunnableFuture接口，RunnableFuture接口繼承了Runnable接口和Future接口。因此，FutureTask既能夠做爲Runnable被線程執行，又能夠做爲Future獲得Callable的返回值。事實上，FutureTask是Future接口的一個惟一實現類。

FutureTask提供了2個構造器:

public FutureTask(Callable<V> callable) {
}
public FutureTask(Runnable runnable, V result) {
}

示例

使用Callable+Future獲取執行結果

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
        Task task = new Task();
        Future<Integer> result = executor.submit(task);
        executor.shutdown();
         
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e1) {
            e1.printStackTrace();
        }
         
        System.out.println("主線程在執行任務");
         
        try {
            System.out.println("task運行結果"+result.get());
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }
         
        System.out.println("全部任務執行完畢");
    }
}
class Task implements Callable<Integer>{
    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        System.out.println("子線程在進行計算");
        Thread.sleep(3000);
        int sum = 0;
        for(int i=0;i<100;i++)
            sum += i;
        return sum;
    }
}

使用Callable+FutureTask獲取執行結果

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        //第一種方式
        ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
        Task task = new Task();
        FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(task);
        executor.submit(futureTask);
        executor.shutdown();
         
        //第二種方式，注意這種方式和第一種方式效果是相似的，只不過一個使用的是ExecutorService，一個使用的是Thread
        /*Task task = new Task();
        FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(task);
        Thread thread = new Thread(futureTask);
        thread.start();*/
         
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e1) {
            e1.printStackTrace();
        }
         
        System.out.println("主線程在執行任務");
         
        try {
            System.out.println("task運行結果"+futureTask.get());
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }
         
        System.out.println("全部任務執行完畢");
    }
}
class Task implements Callable<Integer>{
    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        System.out.println("子線程在進行計算");
        Thread.sleep(3000);
        int sum = 0;
        for(int i=0;i<100;i++)
            sum += i;
        return sum;
    }
}